專利名稱：抗蝕劑圖形的形成方法和半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在制造半導(dǎo)體器件的光刻工序中使用的抗蝕劑圖形的形成方法和半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件電路的精細(xì)化也促進(jìn)了曝光裝置的短波長化的發(fā)展。另外，為了提高曝光裝置的分辨率，提出了使用將物鏡和抗蝕劑膜之間用高折射率的液體充滿的液浸型曝光裝置的方案。通過該方案可以提高實(shí)際的NA并且可以形成更精細(xì)的圖形。另外，也提出了在ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置中使用水作為上述液體的方案。另外，關(guān)于這種液浸技術(shù)在“日經(jīng)微型器件”日經(jīng)BP社、9月號(第61-70頁)中有介紹。
然而，在使用上述液浸型曝光裝置的情況下，抗蝕劑膜與液體是直接接觸的。為此，在使用化學(xué)放大型正性抗蝕劑等的情況下，在抗蝕劑中產(chǎn)生的酸會溶解到上述液體中，因而存在使抗蝕劑膜表面的酸不足而引起抗蝕劑形狀異常的問題。
此外，在使用上述液浸型曝光裝置的情況下，當(dāng)在充滿抗蝕劑膜和透鏡之間的液體中產(chǎn)生氣泡時(shí)會導(dǎo)致圖像質(zhì)量的劣化。特別是，由于抗蝕劑膜表面一般是疏水性的，因此會有在抗蝕劑膜和液體之間的界面上容易產(chǎn)生氣泡的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種方式的抗蝕劑圖形的形成方法，是一種使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置形成抗蝕劑圖形的方法，其包括如下步驟在被處理基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的被處理基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；以及在形成所述抗蝕劑保護(hù)膜之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
本發(fā)明的另外一種方式的抗蝕劑圖形的形成方法，是一種使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置形成抗蝕劑圖形的方法，其包括如下步驟在被處理基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的被處理基板上形成抗蝕劑膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
本發(fā)明的另外一種方式的抗蝕劑圖形的形成方法，是一種使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置形成抗蝕劑圖形的方法，其包括如下步驟在被處理基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的被處理基板上形成抗蝕劑膜；在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
本發(fā)明的另外一種方式的半導(dǎo)體器件的制造方法，是一種使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括如下步驟在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；以及在形成所述抗蝕劑保護(hù)膜之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
本發(fā)明的另外一種方式的半導(dǎo)體器件的制造方法，是一種使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括如下步驟在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
本發(fā)明的另外一種方式的半導(dǎo)體器件的制造方法，是一種使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括如下步驟在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
圖1是表示實(shí)施第1實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的裝置結(jié)構(gòu)的圖。
圖2A-圖2D是表示第1實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖3A-圖3D是表示第1實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖4A和圖4B是表示第1實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)例子的抗蝕劑圖形的形狀的圖。
圖5是表示實(shí)施第2實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的裝置構(gòu)成的圖。
圖6A-圖6D是表示第2實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖7A-圖7C是表示第2實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖8A-圖8D是表示第3實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖9A-圖9C是表示第3實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖10A-圖10D是表示第4實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖11A-圖11C是表示第4實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖12A-圖12D是表示第5實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖13A-圖13E是表示第5實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖14A-圖14D是表示第6實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖15A-圖15E是表示第6實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖16A-圖16D是表示第7實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
圖17A-圖17E是表示第7實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照
本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是表示實(shí)施第1實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的裝置結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，在液浸型曝光裝置所具有的物鏡1的下方，配置硅基板(半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體晶片)S。在物鏡1和硅基板S之間充滿液體(純水)2。如后述，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R，進(jìn)而在抗蝕劑膜R的表面上形成抗蝕劑保護(hù)膜R1。
圖2A-圖2D以及圖3A-圖3D是表示本第1實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。下面，基于圖2A-圖2D以及圖3A-圖3D說明抗蝕劑圖形的形成的處理步驟。
首先，在硅基板S上涂布防反射膜溶液(ARC29A、日產(chǎn)化學(xué)公司制造)，并在190℃的熱板上進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，從而獲得膜厚為80nm的防反射膜(被加工膜)。
之后，如圖2A所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S上供給下層抗蝕劑溶液13。由此，在上述防反射膜上涂布甲基丙烯酸酯類的ArF化學(xué)放大型正性抗蝕劑(膜厚300nm)。接著，如圖2B所示，在120℃的熱板14上對上述硅基板S進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，從而在硅基板S上形成抗蝕劑膜R。
之后，如圖2C所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S的抗蝕劑膜R上供給保護(hù)膜水溶液15。由此，在抗蝕劑膜R上涂布膜厚為60nm的固體成分濃度6wt％的聚倍半硅氧烷水溶液。接著，在120℃的熱板上進(jìn)行60秒鐘的加熱處理而進(jìn)行不溶化處理。由此，在抗蝕劑膜R的表面上形成對于液體2不溶的抗蝕劑保護(hù)膜R1。
接著，如圖2D所示，利用以水作為媒介的液浸型的ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置，在NA＝0.68、σ＝0.75、2/3環(huán)帶照明的條件下，使用透過率6％的半色調(diào)掩模M，通過物鏡1在硅基板S上復(fù)制線寬100nm的間隔線圖形(Line and Space Pattern)。然后，如圖3A所示，在120℃的熱板14上進(jìn)行60秒鐘的PEB處理。
接著，如圖3B所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給剝離液16。由此，將上述硅基板S在0.1％氫氟酸溶液中浸漬30秒鐘，從而將上述聚倍半硅氧烷膜、即抗蝕劑保護(hù)膜R1除去。然后，如圖3C所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給顯影液17。由此，將上述硅基板S由2.38wt％TMAH水溶液形成的顯影液浸漬30秒鐘而進(jìn)行顯影。
其結(jié)果，如圖3D所示，獲得良好形狀的抗蝕劑圖形P。
圖4A、圖4B是表示抗蝕劑圖形的形狀的圖。如上所述，通過使用抗蝕劑保護(hù)膜獲得了如圖4A所示的良好形狀的抗蝕劑圖形P1。另外，在不使用抗蝕劑保護(hù)膜的情況下，如圖4B所示，抗蝕劑圖形P2形成為所示的T-top(T字頂)形狀，而沒有形成良好的形狀。
圖5是表示實(shí)施第2實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的裝置構(gòu)成的圖。如圖5所示，在液浸型曝光裝置所具有的物鏡1的下方，配置硅基板S。在物鏡1和硅基板S之間充滿液體(純水)2。如后述，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R，并使抗蝕劑膜R的表面具有親水性。
圖6和圖7是表示第2實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。下面，基于圖6和圖7說明抗蝕劑圖形的形成的處理步驟。
首先，在硅基板S上涂布防反射膜溶液(ARC29A、日產(chǎn)化學(xué)公司制造)，在190 C的熱板上進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，獲得膜厚為80nm的防反射膜(被加工膜)。
之后，如圖6A所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S上供給下層抗蝕劑溶液13。由此，在上述防反射膜上涂布甲基丙烯酸酯類的ArF化學(xué)放大型正性抗蝕劑(膜厚300nm)。然后，如圖6B所示，在120℃的熱板14上對上述硅基板S進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R。
此后，如圖6C所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S的抗蝕劑膜R上供給臭氧水18。由此，當(dāng)使抗蝕劑膜R由從臭氧水供給裝置供給的5ppm的臭氧水侵漬5分鐘后，使與液體2接觸的抗蝕劑膜R的表面具有親水性，從而使純水的接觸角從65降低到55。
接著，如圖6D所示，利用以水作為媒介的液浸型的ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置，在NA＝0.68、σ＝0.75、2/3環(huán)帶照明的條件下，使用透過率6％的半色調(diào)掩模M，通過物鏡1在硅基板S上復(fù)制線寬100nm的間隔線圖形。之后，如圖7A所示，在120℃的熱板14上進(jìn)行60秒鐘的PEB處理。
接著，如圖7B所示，從噴嘴12向硅基板S上供給顯影液17。由此，將上述硅基板S由2.38wt％TMAH水溶液形成的顯影液浸漬30秒鐘而進(jìn)行顯影。
其結(jié)果，如圖7C所示，獲得形狀良好的抗蝕劑圖形P。
此外，代替臭氧水而在1％的硫酸水溶液中浸漬60秒鐘，可以使接觸角從65降低到35。
圖8A-圖8D和圖9A-圖9C是表示第3實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。下面，基于圖8A-圖8D和圖9A-圖9C說明抗蝕劑圖形的形成的處理步驟。
首先，如圖8A、圖8B所示，與第2實(shí)施例一樣，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R。之后，如圖8C所示，在大氣下利用172nmVUV準(zhǔn)分子(エキシマ)照射裝置18，在室溫下在上述抗蝕劑膜R上照射準(zhǔn)分子光10秒鐘。放射照度為5mW/cm2，燈與硅基板S之間的間隙為2mm。由此，使抗蝕劑膜R表面的純水的接觸角從65降低到35。
然后，如圖8D所示，利用以水作為媒介的液浸型的ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置，在NA＝0.68、σ＝0.75、2/3環(huán)帶照明的條件下，使用透過率6％的半色調(diào)掩模M，通過物鏡1在硅基板S上復(fù)制線寬100nm的間隔線圖形。之后，如圖9A所示，在120℃的熱板14上進(jìn)行60秒鐘的PEB處理。
然后，如圖9B所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給顯影液17。由此，將上述硅基板S由2.38wt％TMAH水溶液形成的顯影液浸漬30秒鐘而進(jìn)行顯影。
其結(jié)果，如圖9C所示，獲得良好形狀的抗蝕劑圖形P。
圖10A-圖10D和圖11A-圖11C是表示第4實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。下面，基于圖10A-圖10D和圖11A-圖11C說明抗蝕劑圖形的形成的處理步驟。
首先，如圖10A、圖10B所示，與第2實(shí)施例一樣，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R。之后，如圖10C所示，將上述硅基板S放置在真空室19內(nèi)，在氧氣氣氛下進(jìn)行等離子體處理。由此，使抗蝕劑膜R表面的純水的接觸角從65降低到30。
然后，如圖10D所示，利用以水作為媒介的液浸型的ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置，在NA＝0.68、σ＝0.75、2/3環(huán)帶照明的條件下，使用透過率6％的半色調(diào)掩模M，通過物鏡1在硅基板S上復(fù)制線寬100nm的間隔線圖形。之后，如圖11A所示，在120℃的熱板14上進(jìn)行60秒鐘的PEB處理。
然后，如圖11B所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給顯影液17。由此，將上述硅基板S由2.38wt％TMAH水溶液形成的顯影液浸漬30秒鐘而進(jìn)行顯影。
其結(jié)果，如圖11C所示，獲得良好形狀的抗蝕劑圖形P。
圖12A-圖12D和圖13A-圖13E是表示第5實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。下面，基于圖12A-圖12D和圖13A-圖13E說明抗蝕劑圖形的形成的處理步驟。
首先，在硅基板S上涂布防反射膜溶液(ARC29A、日產(chǎn)化學(xué)公司制造)，在190 C的熱板上進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，獲得膜厚為80nm的防反射膜(被加工膜)。
之后，如圖12A所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S上供給下層抗蝕劑溶液13。由此，在上述防反射膜上涂布甲基丙烯酸酯類的ArF化學(xué)放大型正性抗蝕劑(膜厚300nm)。然后，如圖12B所示，在120℃的熱板14上對上述硅基板S進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R。
之后，如圖12C所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S的抗蝕劑膜R上供給保護(hù)膜水溶液15。由此，在抗蝕劑膜R上涂布膜厚為60nm的固體成分濃度6wt％的聚倍半硅氧烷水溶液。接著，在120℃的熱板上進(jìn)行60秒鐘的加熱處理而進(jìn)行不溶化處理。由此，在抗蝕劑膜R表面上形成對于液體2不溶的抗蝕劑保護(hù)膜R1。
然后，如圖12D所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S的抗蝕劑膜R上供給臭氧水18。由此，當(dāng)使抗蝕劑膜R由從臭氧水供給裝置供給的5ppm的臭氧水侵漬5分鐘后，使與液體2接觸的抗蝕劑保護(hù)膜R1的表面具有親水性，從而使純水的接觸角從55降低到45。
然后，如圖13A所示，利用以水作為媒介的液浸型的ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置，在NA＝0.68、σ＝0.75、2/3環(huán)帶照明的條件下，使用透過率6％的半色調(diào)掩模M，通過物鏡1在硅基板S上復(fù)制線寬100nm的間隔線圖形。之后，如圖13B所示，在120℃的熱板14上進(jìn)行60秒鐘的PEB處理。
接著，如圖13C所示，從噴嘴12向上述硅基板S供給剝離液16。由此，將上述硅基板S在0.1％氫氟酸溶液中浸漬30秒鐘，從而將上述聚倍半硅氧烷膜、即抗蝕劑保護(hù)膜R1除去。然后，如圖13D所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給顯影液17。由此，將上述硅基板S由2.38wt％TMAH水溶液形成的顯影液浸漬30秒鐘而進(jìn)行顯影。
其結(jié)果，如圖13E所示，獲得形狀良好的抗蝕劑圖形P。
圖14A-圖14D和圖15A-圖15E是表示第6實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。下面，基于圖14A-圖14D和圖15A-圖15E說明抗蝕劑圖形的形成的處理步驟。
首先，在硅基板S上涂布防反射膜溶液(ARC29A、日產(chǎn)化學(xué)公司制造)，在190 C的熱板上進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，獲得膜厚為80nm的防反射膜(被加工膜)。之后，如圖14A所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S上供給下層抗蝕劑溶液13。由此，在上述防反射膜上涂布甲基丙烯酸酯類的ArF化學(xué)放大型正性抗蝕劑(膜厚300nm)。
然后，如圖14B所示，在120℃的熱板14上對上述硅基板S進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R。之后，如圖14C所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S的抗蝕劑膜R上供給保護(hù)膜水溶液15。由此，在抗蝕劑膜R上涂布膜厚為60nm的固體成分濃度6wt％的聚倍半硅氧烷水溶液。接著，在120℃的熱板上進(jìn)行60秒鐘的加熱處理而進(jìn)行不溶化處理。由此，在抗蝕劑膜R表面上形成對于液體2不溶的抗蝕劑保護(hù)膜R1。
然后，如圖14D所示，在大氣下利用172nmVUV準(zhǔn)分子照射裝置18，在室溫下在上述抗蝕劑膜R上照射準(zhǔn)分子光10秒鐘。放射照度為5mW/cm2，燈與硅基板S之間的間隙為2mm。由此，使抗蝕劑膜R表面的純水的接觸角從65降低到35。
然后，如圖15A所示，利用以水作為媒介的液浸型的ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置，在NA＝0.68、σ＝0.75、2/3環(huán)帶照明的條件下，使用透過率6％的半色調(diào)掩模M，通過物鏡1在硅基板S上復(fù)制線寬100nm的間隔線圖形。之后，如圖15B所示，在120℃的熱板14上進(jìn)行60秒鐘的PEB處理。
接著，如圖15C所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給剝離液16。由此，將上述硅基板S在0.1％氫氟酸溶液中浸漬30秒鐘，從而將上述聚倍半硅氧烷膜、即抗蝕劑保護(hù)膜R1除去。然后，如圖15D所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給顯影液17。由此，將上述硅基板S由2.38wt％TMAH水溶液形成的顯影液浸漬30秒鐘而進(jìn)行顯影。
其結(jié)果，如圖15E所示，獲得良好形狀的抗蝕劑圖形P。
圖16A-圖16D和圖17A-圖17E是表示第7實(shí)施例的抗蝕劑圖形的形成方法的工藝流程的圖。下面，基于圖16A-圖16D和圖17A-圖17E說明抗蝕劑圖形的形成的處理步驟。
首先，在硅基板S上涂布防反射膜溶液(ARC29A、日產(chǎn)化學(xué)公司制造)，在190 C的熱板上進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，獲得膜厚為80nm的防反射膜(被加工膜)。
之后，如圖16A所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S上供給下層抗蝕劑溶液13。由此，在上述防反射膜上涂布甲基丙烯酸酯類的ArF化學(xué)放大型正性抗蝕劑(膜厚300nm)。然后，如圖16B所示，在120℃的熱板14上對上述硅基板S進(jìn)行60秒鐘的烘焙處理，在硅基板S上形成抗蝕劑膜R。
之后，如圖16C所示，一邊通過旋轉(zhuǎn)卡盤11使硅基板S旋轉(zhuǎn)，一邊從噴嘴12向硅基板S的抗蝕劑膜R上供給保護(hù)膜水溶液15。由此，在抗蝕劑膜R上涂布膜厚為60nm的固體成分濃度6wt％的聚倍半硅氧烷水溶液。接著，在120℃的熱板上進(jìn)行60秒鐘的加熱處理而進(jìn)行不溶化處理。由此，在抗蝕劑膜R表面上形成對于液體2不溶的抗蝕劑保護(hù)膜R1。
接著，如圖16D所示，將上述硅基板S放置在真空室19內(nèi)，在氧氣氣氛下進(jìn)行等離子體處理。由此，使抗蝕劑膜R表面的純水的接觸角從55降低到25。
然后，如圖17A所示，利用以水作為媒介的液浸型的ArF準(zhǔn)分子激光曝光裝置，在NA＝0.68、σ＝0.75、2/3環(huán)帶照明的條件下，使用透過率6％的半色調(diào)掩模(ハ一フト一ンマスク)M，通過物鏡1在硅基板S上復(fù)制線寬100nm的間隔線圖形。之后，如圖17B所示，在120℃的熱板14上進(jìn)行60秒鐘的PEB處理。
然后，如圖17C所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給剝離液16。由此，將上述硅基板S在0.1％氫氟酸溶液中浸漬30秒鐘，從而將上述聚倍半硅氧烷膜、即抗蝕劑保護(hù)膜R1除去。然后，如圖17D所示，從噴嘴12向上述硅基板S上供給顯影液17。由此，將上述硅基板S由2.38wt％TMAH水溶液形成的顯影液浸漬30秒鐘而進(jìn)行顯影。
其結(jié)果，如圖17E所示，獲得形狀良好的抗蝕劑圖形P。
根據(jù)本實(shí)施例，在半導(dǎo)體器件的制造工藝中的光刻工序的抗蝕劑圖形的形成中包括在形成被加工膜的半導(dǎo)體基板上直接或間接地形成抗蝕劑膜的工序；利用在所述半導(dǎo)體基板和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光的工序；以及對所述抗蝕劑膜進(jìn)行顯影的工序。另外，在形成抗蝕劑膜之后且在所述抗蝕劑膜曝光之前，包括在所述抗蝕劑膜上形成由水溶性無機(jī)材料形成的抗蝕劑保護(hù)膜的工序，以及使所述抗蝕劑保護(hù)膜對于所述液浸型曝光裝置中所使用的液體不溶化的工序；在所述抗蝕劑膜曝光之后且在所述抗蝕劑膜顯影之前，包括除去所述抗蝕劑保護(hù)膜的工序。
作為所述抗蝕劑保護(hù)膜的材料，優(yōu)選采用水溶性無機(jī)膜(旋涂式玻璃SOGspin on glass)材料等。
此外，作為使所述抗蝕劑保護(hù)膜對于所述液浸型曝光裝置中所使用的液體不溶化的工序，優(yōu)選采用加熱處理所述抗蝕劑保護(hù)膜的方法、用紫外光照射所述抗蝕劑保護(hù)膜的方法(UV照射)、照射電子束的方法(EB照射)、或者這些處理方法的多種組合方法。
此外，作為除去所述抗蝕劑保護(hù)膜的方法，優(yōu)選在所述抗蝕劑膜的顯影工序之前，使用不溶解抗蝕劑材料的有機(jī)溶劑、氫氟酸水溶液、氟化銨水溶液等的酸性水溶液、或四甲基氫氧化銨水溶液等的堿性水溶液、或者這些物質(zhì)的組合而進(jìn)行除去方法。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，使用液浸型曝光裝置對在形成了被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成的抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。而且，與所述液浸型曝光裝置所使用的液體接觸的半導(dǎo)體基板表面是對于所述液體具有親和性的表面。
如上所述，在液浸型曝光裝置中所使用的液體直接接觸的半導(dǎo)體基板的表面，通過使其具有對于所述液體的親和性，可以抑制使曝光中在抗蝕劑上的光學(xué)像的偏斜而導(dǎo)致抗蝕劑圖形劣化的氣泡附著在所述基板的表面上。
另外，作為使半導(dǎo)體基板表面具有對于所述液體的親和性的工序，優(yōu)選采用在包含氧的氣氛下進(jìn)行加熱處理的方法、照射紫外光的方法(UV照射)、照射電子束的方法(EB照射)、或者這些處理多種組合的方法。
當(dāng)所述液體是水時(shí)，在所述半導(dǎo)體基板中，在與所述液體直接接觸的面是抗蝕劑膜的表面的情況下，通過在所述半導(dǎo)體基板上涂布抗蝕劑溶液而形成抗蝕劑膜之后，使所述抗蝕劑膜表面侵漬于氧化性水溶液、或者暴露于氧化性氣氛中，而使所述抗蝕劑膜表面氧化，從而使所述半導(dǎo)體基板表面具有親水性。
在此，作為氧化性水溶液，優(yōu)選采用含有過氧化氫、鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸等的酸中的一種或一種以上的水溶液和含有臭氧的水溶液等。關(guān)于氧化性水溶液的酸度，優(yōu)選采用最適合于抗蝕劑的酸度。即，這是因?yàn)楫?dāng)氧化能力弱時(shí)不能充分獲得除去氣泡的效果，此外，當(dāng)氧化能力過強(qiáng)時(shí)會使抗蝕劑膜對于顯影液或水溶解，因而很難形成圖形。
另外，作為氧化性氣氛，可以考慮采用暴露于含有氧的等離子體氣氛中的方法和暴露于含有臭氧的氣氛中的方法。作為臭氧的發(fā)生方法，可以采用在含有氧的氣氛下照射UV光的方法等。此外，也可以在含有氧的氣氛下進(jìn)行加熱處理。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在使用液浸型曝光裝置的情況下，可以提供出可形成通常穩(wěn)定的抗蝕劑圖形的抗蝕劑圖形的形成方法和半導(dǎo)體器件的制造方法。
另外，本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)和變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易的。因此，本發(fā)明的更廣的范圍并不局限于在這里表示和所述的具體細(xì)節(jié)和實(shí)施例。因此，在不脫離權(quán)利要求書及其等同方式所限定的本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種抗蝕劑圖形的形成方法，是使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置形成抗蝕劑圖形的方法，其包括如下步驟在被處理基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的被處理基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；以及在形成所述抗蝕劑保護(hù)膜之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述抗蝕劑保護(hù)膜由水溶性無機(jī)膜形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述抗蝕劑保護(hù)膜的形成包括使所述抗蝕劑保護(hù)膜對于所述液體不溶化的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述不溶化是對所述抗蝕劑保護(hù)膜進(jìn)行加熱處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述不溶化是向所述抗蝕保護(hù)膜照射紫外光或電子束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗蝕劑圖形的形成方法，包括在所述抗蝕劑膜曝光之后且在所述抗蝕劑膜顯影之前除去所述抗蝕劑保護(hù)膜的步驟。
7.一種抗蝕劑圖形的形成方法，是使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置形成抗蝕劑圖形的方法，其包括如下步驟在被處理基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的被處理基板上形成抗蝕劑膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中使所述抗蝕膜的表面具有親水性是將所述抗蝕劑膜的表面暴露于氧化性溶液中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中使所述抗蝕膜的表面具有親水性是將所述抗蝕劑膜的表面暴露于氧化性氣氛中。
10.一種抗蝕劑圖形的形成方法，是使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置形成抗蝕劑圖形的方法，其包括如下步驟在被處理基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的被處理基板上形成抗蝕劑膜；在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述抗蝕劑保護(hù)膜由水溶性無機(jī)膜構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述抗蝕劑保護(hù)膜的形成包括使所述抗蝕劑保護(hù)膜對于所述液體不溶化的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述不溶化是對所述抗蝕劑保護(hù)膜進(jìn)行加熱處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中所述不溶化是向所述抗蝕劑保護(hù)膜照射紫外光或電子束。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抗蝕劑圖形的形成方法，包括在所述抗蝕劑膜曝光之后且在所述抗蝕劑膜顯影之前除去所述抗蝕劑保護(hù)膜的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中使所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性是將所述抗蝕劑膜的表面暴露于氧化性溶液中。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抗蝕劑圖形的形成方法，其中使所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性是將所述抗蝕劑膜的表面暴露于氧化性氣氛中。
18.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，是使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括如下步驟在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；以及在形成所述抗蝕劑保護(hù)膜之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
19.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，是使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括如下步驟在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
20.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，是使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括如下步驟在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在半導(dǎo)體基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；使與所述液體接觸的所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性；以及在使所述抗蝕劑保護(hù)膜的表面具有親水性之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種方式的抗蝕劑圖形的形成方法，是一種使用在抗蝕劑膜和物鏡之間充滿液體的狀態(tài)下進(jìn)行曝光的液浸型曝光裝置形成抗蝕劑圖形的方法，其包括如下步驟在被處理基板上形成被加工膜；在形成了所述被加工膜的被處理基板上形成抗蝕劑膜；在所述抗蝕劑膜上形成對于所述液體不溶的抗蝕劑保護(hù)膜；以及在形成所述抗蝕劑保護(hù)膜之后對所述抗蝕劑膜進(jìn)行曝光。
文檔編號H01L21/027GK1630034SQ20041009219
公開日2005年6月22日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者鹽原英志 申請人:株式會社東芝